【手続補正書】
【提出日】平成17年12月2日(2005.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング対象のチップに設けられた複数の位置決めパターンの位置をそれぞれ検出して、複数の位置決めパターンと所定の位置関係にあるボンディングパッドの位置を算出し、算出されたボンディングパッドの位置にボンディングを行うボンディング方法において、
位置決めパターンの位置検出の基準とする基準チップについて、複数の位置決めパターンのうち第１位置決めパターンを撮像し、これを第１基準画像として取得する第１基準画像取得工程と、
ボンディング対象のチップについて、その第１位置決めパターンを撮像し、これを第１対象画像として取得する第１対象画像取得工程と、
第１基準画像の第１位置決めパターンと、第１対象画像の第１位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第１位置決めパターンとボンディング対象チップの第１位置決めパターンとの間の相対位置関係である第１位置関係を算出する第１位置関係算出工程と、
基準チップにおける第１位置決めパターンに対する、ボンディング対象チップの第１位置決めパターンの傾き角度を算出する傾き角度算出工程と、
基準チップについて、第１位置決めパターンと所定のパターン間位置関係にある第２位置決めパターンを撮像し、これを第２基準画像として取得する第２基準画像取得工程と、
ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像する第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出工程であって、第１位置関係と傾き角度と所定のパターン間位置関係と第１対象画像取得工程における撮像位置とに基づき、第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出工程と、
算出された第２位置決めパターン撮像位置において、ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像し、これを第２対象画像として取得する第２対象画像取得工程と、
第２基準画像の第２位置決めパターンと、第２対象画像の第２位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第２位置決めパターンとボンディング対象チップの第２位置決めパターンとの間の相対位置関係である第２位置関係を算出する第２位置関係算出工程と、
を備え、第１位置関係と第２位置関係に基づいてボンディングパッドの位置を算出しボンディングを行うことを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング方法において、
傾き角度算出工程は、
第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、
特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、
算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定工程と、
特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、
変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出工程と、
を備え、
基準変換用原点特定工程は、
第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、
第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング工程と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することを特徴とするボンディング方法。
【請求項３】
請求項１に記載のボンディング方法において、
傾き角度算出工程は、
第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、
特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、
算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定工程と、
特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、
変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出工程と、
を備え、
基準変換用原点特定工程は、
第１基準画像内の任意の位置に回転中心点を複数設定する回転中心点設定工程と、
各回転中心点のそれぞれについて、第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、
各回転画像のそれぞれについて、その位置決めパターンと第１基準画像の位置決めパターンとの間の重なり程度を示すパターン一致量を算出する一致量算出手段と、
を含み、パターン一致量が最大値から所定範囲内にある回転中心又はその近傍領域内の点を、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することを特徴とするボンディング方法。
【請求項４】
請求項１に記載のボンディング方法において、
第２対象画像取得工程は、第１対象画像取得工程における撮像範囲より狭い撮像範囲で第２位置決めパターンを撮像することを特徴とするボンディング方法。
【請求項５】
ボンディング対象のチップに設けられた複数の位置決めパターンの位置をそれぞれ検出して、複数の位置決めパターンと所定の位置関係にあるボンディングパッドの位置を算出し、算出されたボンディングパッドの位置にボンディングを行うボンディング装置において、
位置決めパターンの位置検出の基準とする基準チップについて、複数の位置決めパターンのうち第１位置決めパターンを撮像し、これを第１基準画像として取得する第１基準画像取得手段と、
ボンディング対象のチップについて、その第１位置決めパターンを撮像し、これを第１対象画像として取得する第１対象画像取得手段と、
第１基準画像の第１位置決めパターンと、第１対象画像の第１位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第１位置決めパターンとボンディング対象チップの第１位置決めパターンとの間の相対位置関係である第１位置関係を算出する第１位置関係算出手段と、
基準チップにおける第１位置決めパターンに対する、ボンディング対象チップの第１位置決めパターンの傾き角度を算出する傾き角度算出手段と、
基準チップについて、第１位置決めパターンと所定のパターン間位置関係にある第２位置決めパターンを撮像し、これを第２基準画像として取得する第２基準画像取得手段と、
ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像する第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出工程であって、第１位置関係と傾き角度と所定のパターン間位置関係と第１対象画像取得工程における撮像位置とに基づき、第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出手段と、
算出された第２位置決めパターン撮像位置において、ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像し、これを第２対象画像として取得する第２対象画像取得手段と、
第２基準画像の第２位置決めパターンと、第２対象画像の第２位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第２位置決めパターンとボンディング対象チップの第２位置決めパターンとの間の相対位置関係である第２位置関係を算出する第２位置関係算出手段と、
を備え、第１位置関係と第２位置関係に基づいてボンディングパッドの位置を算出しボンディングを行うことを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のボンディング装置において、
傾き角度算出手段は、
第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定手段と、
特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換手段と、
算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定手段と、
特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換手段と、
変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出手段と、
を備え、
基準変換用原点特定手段は、
第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得手段と、
第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング手段と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
ボンディング対象のチップに設けられた複数の位置決めパターンの位置をそれぞれ検出して、複数の位置決めパターンと所定の位置関係にあるボンディングパッドの位置を算出し、算出されたボンディングパッドの位置にボンディングを行うボンディング装置に実行させるボンディングプログラムであって、
位置決めパターンの位置検出の基準とする基準チップについて、複数の位置決めパターンのうち第１位置決めパターンを撮像し、これを第１基準画像として取得する第１基準画像取得処理手順と、
ボンディング対象のチップについて、その第１位置決めパターンを撮像し、これを第１対象画像として取得する第１対象画像取得処理手順と、
第１基準画像の第１位置決めパターンと、第１対象画像の第１位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第１位置決めパターンとボンディング対象チップの第１位置決めパターンとの間の相対位置関係である第１位置関係を算出する第１位置関係算出処理手順と、
基準チップにおける第１位置決めパターンに対する、ボンディング対象チップの第１位置決めパターンの傾き角度を算出する傾き角度算出処理手順と、
基準チップについて、第１位置決めパターンと所定のパターン間位置関係にある第２位置決めパターンを撮像し、これを第２基準画像として取得する第２基準画像取得処理手順と、
ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像する第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出工程であって、第１位置関係と傾き角度と所定のパターン間位置関係と第１対象画像取得工程における撮像位置とに基づき、第２位置決めパターン撮像位置を算出する撮像位置算出処理手順と、
算出された第２位置決めパターン撮像位置において、ボンディング対象のチップについてその第２位置決めパターンを撮像し、これを第２対象画像として取得する第２対象画像取得処理手順と、
第２基準画像の第２位置決めパターンと、第２対象画像の第２位置決めパターンとが重なり合うように、両画像を相対的に移動させ、その移動量から、基準チップの第２位置決めパターンとボンディング対象チップの第２位置決めパターンとの間の相対位置関係である第２位置関係を算出する第２位置関係算出処理手順と、
を備え、第１位置関係と第２位置関係に基づいてボンディングパッドの位置を算出しボンディングを実行させることを特徴とするボンディングプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のボンディングプログラムにおいて、
傾き角度算出処理手順は、
第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、
特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換処理手順と、
算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定処理手順と、
特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換処理手順と、
変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出処理手順と、
を備え、
基準変換用原点特定処理手順は、
第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得処理手順と、
第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング処理手順と、
を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定する処理を実行させることを特徴とするボンディングプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
基準チップ２００についてのトレーニングについて述べると、左上隅に配置される第１位置決めパターン２０２を含んで第１基準画像２０４が撮像され、同様に右下隅に配置される第２位置決めパターン２１２を含んで第２基準画像２１４が撮像される。これらの撮像位置をワイヤボンディング装置が検出し、それぞれ第１基準画像の中心位置２０６及び第２基準画像の中心位置２１６として記憶される。これらの中心位置は、第１位置決めパターン２０２の位置及び第２位置決めパターン２１２の位置として扱われ、これらに基づいて図示されていない多数のボンディングパッドの各位置が割り出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、傾き角度算出工程は、第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定工程と、特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出工程と、を備え、基準変換用原点特定工程は、第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング工程と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
また、傾き角度算出工程は、第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換工程と、算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定工程と、特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換工程と、変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出工程と、を備え、基準変換用原点特定工程は、第１基準画像内の任意の位置に回転中心点を複数設定する回転中心点設定工程と、各回転中心点のそれぞれについて、第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得工程と、各回転画像のそれぞれについて、その位置決めパターンと第１基準画像の位置決めパターンとの間の重なり程度を示すパターン一致量を算出する一致量算出手段と、を含み、パターン一致量が最大値から所定範囲内にある回転中心又はその近傍領域内の点を、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、傾き角度算出手段は、第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定手段と、特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換手段と、算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定手段と、特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換手段と、変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出手段と、を備え、基準変換用原点特定手段は、第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得手段と、第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング手段と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定することが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、傾き角度算出処理手順は、第１基準画像を極座標変換するための変換用原点を特定する基準変換用原点特定工程と、特定された基準変換用原点を用いて第１基準画像を極座標変換し、変換後基準画像を生成する基準画像変換処理手順と、算出された第１位置関係に基づき、第１基準画像における第１位置決めパターンと基準変換用原点との位置関係と同じ位置関係で、第１対象画像を極座標変換するための変換用原点を特定する対象変換用原点特定処理手順と、特定された対象変換用原点を用いて第１対象画像を極座標変換し、変換後対象画像を生成する対象画像変換処理手順と、変換後対象画像における極座標展開された第１位置決めパターンと、変換後基準画像における極座標展開された第１位置決めパターンとが重なり合うように、両変換後画像を角度軸上で相対的に移動させ、その移動角度量から、基準チップの位置決めパターンとボンディング対象チップの位置決めパターンとの間の相対的傾き角度を算出する相対的傾き角度算出処理手順と、を備え、基準変換用原点特定処理手順は、第１基準画像を所定角度回転させた回転画像を取得する回転画像取得処理手順と、第１基準画像と回転画像とを相対的に移動させ、第１基準画像の位置決めパターンと回転画像の位置決めパターンとが重なり合うようにパターンマッチングを実行させるパターンマッチング処理手順と、を含み、パターンマッチングの結果に基づき、回転方向の位置ずれを含んだ姿勢で配置されている位置決めパターンを撮像した比較対象の画像と回転方向の位置ずれを含まない位置決めパターンを撮像した第１基準画像とのパターンマッチングで検出される両位置決めパターンの間の相対位置関係の誤差が最小となるような点を基準変換用原点として特定する処理を実行させることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図１１は、本発明に係るボンディング方法が適用されるワイヤボンディング装置１００のブロック図である。なお、ワイヤボンディング装置１００の構成要素ではないが、位置決めパターンの識別に用いる基準チップ２００又はボンディング対象のチップ２３０も図示してある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
ワイヤボンディング装置１００は、装置本体部１０２と制御部１２０とを備える。装置本体部１０２は、ヘッド部１０４と、ヘッド部１０４を図８に示すＸＹ平面内で移動させるテーブル１０６と、チップ２００，２３０を保持するステージ１０８とを含み、ヘッド部１０４には、ワイヤをチップにボンディングするツール１１０と、チップ２００，２３０の位置を検出するカメラ１１２が取り付けられる。ヘッド部１０４は、信号線により制御部１２０のヘッド部Ｉ／Ｆ１３０に接続される。同様に、カメラ１１２はカメラＩ／Ｆ１３２に、テーブル１０６はテーブルＩ／Ｆ１３４に、それぞれ信号線を介して接続される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次にこの基準画像１０について、極座標変換するための原点である基準変換用原点を特定する（Ｓ１６）。具体的にはＣＰＵ１２２が、メモリ１２８に記憶された基準画像１０のデータに基づき、本発明の「傾き角度の精度向上の原理」で説明した耐回転基準点を算出し、その座標を基準変換用原点の座標として特定する。なお、基準変換用原点の座標は上記のように、中心位置２０を基準として特定される。この工程のより詳細な内容は、実施例３、実施例４において後述する。特定された基準変換用原点は、図８の原点２６に対応する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
実施例４は、基準変換用原点特定工程（Ｓ１６）につき、上記特許文献３における第２の実施形態を、ボンディング用位置決めパターンに適用したものに対応する。この基準変換用原点特定工程の詳細な内容を図２２に示す内部フローチャートと、図２３を用いて説明する。図２２の内部フローチャートの手順は、図１１で説明したＣＰＵ１２２の内部モジュールにおいて実行される。